近年来，由于人类社会的发展而出现的能源短缺问题，阻碍着经济发展和世界和平，成为世界各国关注的焦点。传统化石能源具有不可再生、储量有限、污染严重等缺点，因此开发利用新型清洁可再生能源如太阳能电池等，具有重要意义。

早期太阳能电池以硅为主要材料，有单晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜三类，然而硅材料纯化与器件制备过程复杂，阻碍了商业化发展。近年来对于新型太阳能电池的研究取得了极大进步，大力发展了第三代太阳能电池如钙钛矿太阳能电池、聚合物太阳能电池和量子点敏化太阳能电池等

其中，三维钙钛矿分子杂合物如CH₃NH₃PbI₃，光电转换效率可高达20%，¹但环境稳定性差，成为制约其发展的瓶颈^2,3。相比之下，二维层状钙钛矿太阳能电池具有高度环境耐受性⁴、高吸光率^5,6、长激子扩散长度^7,8和可调节能隙宽度⁹等优异特性，近年来引起了广泛的研究兴趣。

层状类钙钛矿有机-无机杂合物是通过自组装形成的一种天然量子阱材料，其中有机间隔层阻碍了相邻无机间隔层之间的电荷传输，形成了量子阱。相邻层间由微弱的范德华力连接，保证结构稳定性。^4,10由于抑制了氧气、水和半导体无机结构之间的反应从而表现出高度环境耐受性。¹⁰

在二维层状类钙钛矿有机-无机杂合物中，对新型RP钙钛矿的关注尤多。RP型钙钛矿的结构通式为(RNH₃)₂(A)_n#8722;1M_nX_{3n 1}，其中RNH³ 是有机间隔层，A =Cs，CH₃NH₃，HC(NH₂)₂；M² =Pb, Sn, Ge；X^#8722;=Cl, Br, I；n是一个介于1与无穷之间的整数。^4,11有研究显示随着钙钛矿层数（即结构通式中的n）的增加，光伏性能也随之增加。¹²如果能够使无机层的数目连续改变，理论上可以对能带进行连续调节，那么材料的性能有可能得到精确地设计与控制。

在二维层状钙钛矿中，既可以通过无机元的组成来调节量子阱的阱深,通过控制钙钛矿的层数来调节量子阱的阱宽,也可以用有机元的组成来调节量子阱的势垒高度,用有机元的尺寸来调节量子阱的势垒宽度。¹³ 有机组元和无机组元的改变都会影响材料能带结构，有机碳链的增长和无机钙钛矿层数的增加会导致杂合物材料的结构和带隙发生改变从而影响发光特性及稳定性。¹⁴本次实验中，选用铅作为无机元，碘环丙胺盐作为有机元，合成 (C₃H₆NH₃)₂ (CH₃NH₃)_n-1Pb_nI_{3n 1}粉晶和薄膜，并研究其光电性能。

研究发现天然量子阱结构导致的量子限域和介电限域效应极大的提高了该类材料的激子结合能，从而提高了该类材料三阶光学非线性、电致发光、辐射诱导发射和等离子耦合等光学性能。¹⁵此类材料优异的光学性能可以应用在光电器件中，如光控开关、闪烁器、低阈值声子激光等。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：采用化学液相法制备碘环丙胺盐及(C₃H₆NH₃)₂ (CH₃NH₃)_n-1Pb_nI_{3n 1}粉晶和薄膜。

材料表征：采用X射线粉末衍射、透射电子显微镜、原子力显微镜、紫外-可见分光光度计、PL、半导体器件测试等测试方法及仪器对所得材料进行相关的结构性能表征。